São analisados os defeitos de fundição das peças fundidas de carcaça de alumínio dos compressores do turbocompressor de motores a gasolina. São analisadas as possíveis causas desses defeitos. Após a análise da qualidade do metal fundido, são apresentadas as razões para o uso de filtros de espuma cerâmica para melhorar o processo de fundição, o que foi comprovado na produção real. Com o uso do filtro cerâmico na fundição de metais, a taxa de rejeição é significativamente reduzida, diminuindo efetivamente o custo de produção.
A carcaça de alumínio do compressor do turbocompressor é fabricada por fundição por gravidade em molde metálico, e o núcleo de areia é do tipo revestido. Devido à rápida queda de temperatura durante o processo de enchimento com alumínio fundido na fundição em molde metálico, é necessário um enchimento rápido. A temperatura de vazamento é de 710 °C, a temperatura de pré-aquecimento do molde é de 300 a 350 °C, o tempo de enchimento é de cerca de 6 s, e duas camadas de telas filtrantes de fibra são colocadas na raiz do canal de alimentação.
Na produção real, surge um grande número de defeitos, como inclusões e arrastamentos, nas peças fundidas. Em casos graves, as inclusões de oxidação bloqueiam a seção do produto, e os defeitos penetrantes formados causam graves vazamentos de ar. Após o tratamento de jateamento de superfície, surgem orifícios, e, na seção de fratura, podem ser observados óxidos em toda a espessura da parede.
A fim de analisar mais detalhadamente os tipos de defeitos e as causas de sua formação, foram coletadas amostras dos defeitos das peças fundidas para observação metalográfica, tendo-se constatado a presença de defeitos como inclusões de óxido, poros e retração. Os defeitos mencionados acima podem, geralmente, ser causados por um tratamento inadequado do alumínio líquido, pela falha em desgaseificar e remover escórias de forma eficaz, o que faz com que elas acabem entrando na peça fundida; ou ainda, o projeto inadequado do sistema de vazamento pode causar turbulência e respingos durante o processo de vazamento.
A análise do metal fundido envolve um tratamento de refino de nitrogênio no alumínio fundido. Após o tratamento, o alumínio fundido é testado por um detector de hidrogênio. O resultado mostra que o teor de H₂ em cada 100 g de Al é de 0,15 ml. A amostra metalográfica também apresentou-se limpa e sem escória. Portanto, conclui-se que os defeitos decorrentes de gás, escória e inclusões não foram introduzidos na fundição do alumínio fundido.
Após a análise da simulação numérica ter eliminado a causa do rejeito de fundição causado pelo alumínio fundido, o processo original foi simulado numericamente utilizando o software MAGMA. Os resultados da simulação mostram que o alumínio fundido se espalha diretamente sobre a parte superior da peça fundida após passar pelo filtro para preencher essa área e, em seguida, escorre para baixo após o preenchimento parcial. A velocidade é alta, e a turbulência, os respingos e o arrastamento são intensos.
Os defeitos de fundição são causados principalmente pela falta de um controle eficaz do processo de enchimento. Portanto, ajustar o sistema de vazamento para tornar o enchimento estável pode evitar defeitos de forma eficaz. O uso de um filtro de espuma cerâmica é uma das maneiras simples e eficazes de se fazer isso. O filtro de espuma cerâmica substitui o filtro de fibra utilizado no processo original. O processo de enchimento fica estável, evitando turbulências, arrastamento e respingos; além disso, o fundo é preenchido primeiro, garantindo o enchimento adequado.
O filtro de espuma cerâmica Para a fundição de metais, isso não só proporciona um bom efeito de filtragem no alumínio fundido, como também evita de forma eficaz a formação de inclusões oxidadas endógenas.